Ilmiö Auringossa: Prominenssit ja filamentit

KAK – Aurinko on kaikkea muuta kuin tylsä pallo taivaalla. Sen pinnalla ja kaasukehässä tapahtuu jatkuvasti kiehtovia ilmiöitä, ja yksi näyttävimmistä ovat filamentit ja prominenssit (= protuberanssi) – valtavat, kaartuvat plasmarakenteet, jotka kertovat Auringon magneettikenttien salaperäisistä muodoista.

Tämä "Tuliketuksi" nimeämäni prominenssi näkyi huhtikuussa 2025. Sen ylimmät osat ovat yli 60 000 km korkeudella Auringon kromosfääristä. Kuva © Kari A. Kuure.

Auringon voimakkaat ja monimutkaiset magneettikentät kohoavat Auringosta nostaen mukanaan magneettikenttään jumiutunutta plasmaa. Näin tapahtuu erityisesti Auringon pinnan polariteetiltaan erilaisten alueiden rajalla (polarity inversion lines, PILs), jossa magneettikenttä on usein pinnan suuntainen, muuallahan kenttäviivat ovat enemmän tai vähemmän Auringon säteen suuntaisia tai muodostaa laajoja silmukoita. Prominenssit siis syntyvät alueille, joissa magneettikenttä muodostaa siis eräänlaisen magneettisen kourun, joka kannattelee siltana plasmaa pinnan yläpuolella, joskus hyvinkin pitkään. Ilmiötä vahvistaa myös shear-virtaus, joka venyttää magneettikenttää vastakkaisiin suuntiin.

Kun katsomme filamentteja suoraan Auringon kiekkoa vasten, ne näyttäytyvät meille tummempina juovina. Jos sama rakenne ulottuu näkyvästi Auringon kiekon reunan yli, se loistaa kirkkaana prominenssina. Ero on siis pitkälti katselukulmasta kiinni. Fysiikka niiden taustalla on sama: magneettikentät kannattelevat ainetta Auringon gravitaatiota vastaan, joskus kymmenientuhansien tai parikinsadantuhannen kilometrin korkeuteen asti.

Maahan filamentit ja prominenssit voivat näkyä monen muotoisina, ei pelkästään silmukkoina Auringon reunalla. Tällaisia muita muotoja ovat pensamaiset, puumaiset ja jopa korkealla leijuvat pilvet, joilla ei näytä olevan yhteyttä Aurinkoon. Magneettinen yhteys Aurinkoon on edelleen olemassa, mutta näissä tapauksissa me emme vain pysty sitä näkemään. Jotta näkisimme prominenssin, sen tiheys ja lämpötila täytyy olla riittävä, jotta se säteilisi riittävästi valoa havaitaksemme sitä. Muut alueet, jos valoa tulee hyvin vähän, jäävät meiltä havaitsematta.

Tämä on yksi hienoimmista prominensseista mitä olen onnistunut kuvaamaan. Se ilmaantui Auringon länsireunalle 19.7.2012. Valitettavasti sen aikainen kalusto mahdollisti hyvin vaatimattoman lopputuloksen, mutta se ei kuitenkaan havainnon merkitystä vähennä. Tämä sama prominessi on nähty  NASAn kuvaamana lukuisissa dokumenteissa, videoklipeissä ja jopa scifi-elokuvissa. Kuva © Kari A. Kuure.

Filamentit ja prominenssit voivat syntyä missä tahansa, mutta useimmiten niitä näkee aktiivisten alueiden lähistöllä, joissa magneettikentät ovat erityisen voimakaita ja niitä on useita. Ne voivat kehittyä rauhallisesti päivien tai jopa viikkojen aikana, kasvaa ja muuttaa muotoaan Auringon pyörimisliikkeen mukana.

Magneettikenttien tasapaino voi järkkyä, usein alueella tapahtuvien magneettikenttien muutosten seurauksena – ja silloin filamentti voi romahtaa takaisin kromisfääriin. Tällainen purkautuminen voi olla dramaattinen näky H-alfa -aallonpituudella havaittuna: filamentti repeää, osa siitä voi sinkoutua avaruuteen. Joskus filamentin tai prominenssin ylläpitämässä magneettikentässä tapahtuu magneettisesta uudelleen kytkennästä johtuva flarepurkaus, joka voi saada aikaan koronamassapurkauksen (CME).

Joka kerta massapurkausta ei kuitenkaan synny, vaan filamentti useimmissa tapauksissa lopulta putoaa rauhallisesti takaisin Aurinkoon magneettikentän hiipuessa tai siinä tapahtuu sellaisia muutoksia, että plasman kannatus heikkenee tai lopahtaa kokonaan. Joskus tällainen muutos voi olla äkillinen ja se voi tapahtua sellaisessa filamentissa, joka on muutoin rauhallisen alueen yläpuolella. Tällöin plasma putoaa takaisin äkillisesti ja sen vapauttama energia kuumentaa putoamiskohtaa ja sen päitä voimakkaasti. Kyseistä ilmiötä kutsutaan Hyder-flareksi. Ilmiö on nimetty sen ensimmäisenä kuvanneen tutkijan astrofyysikko Charles Hyder (1930 – 2004) mukaan. Hän tuki ilmiötä 1960-luvulla.

Tässä kuvassa on näkyvissä useita filamentteja. Keskellä näkyvässä filamentissa näkyy selkeästi myös sen yhteys kromosfääriin. Näitä yhtymäkohtia kutsutaan "jaloiksi" ja niitä voi olla useampiakin kuin vain kaksi. Myös Auringon kiekon vasemmalla reunalla ja yläreunassa on näkyvissä prominensseja, joiden jalat näkyvät. Jotta prominenssit näkyisivät samassa kuvassa kirkkaan kromosfäärin kanssa kuvankäsittelyssä on täytynyt vahvistaa niiden säteilemään valoa. Samassa yhteydessä on kirkastunut myös spikuloiden muodostama "metsä", kromosfäärin kohdalla ne näkyvät samaan tapaan filamenttien kanssa tummina pintakuvioina. Kuva © Kari A. Kuure.

Miltä ne näyttävät – ja millä ne ovat havaittavissa?

Paljain silmin filamentteja ei ole mahdollista havaita, eikä tavallinen laajakaistainen valokuvakaan niitä paljasta. Tarvitaan erityisiä suodattimia – erityisesti kapeakaistainen (kaistan leveys noin 0,5 nm) H-alfa-suodin, joka läpäisee valon tarkalleen 656,28 nanometrin aallonpituudella, jossa vety hehkuu näkyvästi. Aurinkokaukoputkissa, joissa on viritettävä suodin, prominenssit saadaan hienosti näkyviin.

Samaisella aurinkokaukoputkella filamentit piirtyvät Auringon kiekolle tummiksi juoviksi, kunhan viritystä hieman muutetaan. Usein tämäkään ei ole tarpeen, jos filamentit ovat riittävän massiivisia. Filamenttien tummuus johtuu siitä, että niiden lämpötila ja siitä johtuva valonsäteilyn määrä on vähäisempi kuin taustalla olevan kromosfäärin. Samalla ne absorboivat itseensä valoa ja tästä syystä filamentti myös peittää kromosfääristä tulevaa valoa.

Ammattilaisten käytössä on maanpinnalla olevien aurinko-observatorioiden lisäksi avaruusteleskooppeja (kuten SDO ja SOHO), jotka kuvaavat Auringon ilmiöitä monilla eri aallonpituuksilla ultraviolettivalosta röntgensäteilyyn. Ilmakehä rajoittaa maanpinnalla tehtävät havainnot vain muutamalle aallonpituudelle, mutta avaruudessa on käytettävissä koko laaja sähkömagneettisen aallonpituuksien spektri, jolloin Aurinkoa ja sen ilmiötä voidaan havaita hyvin monipuolisesti.

Yhteenveto

Filamentit ja prominenssit ovat Auringon luonnollista taidetta – valtavia, kauniita ja joskus vaarallisia. Ne kertovat meille paljon Auringon magneettikenttien voimasta ja dynamiikasta. Havaitsijalle ne tarjoavat sekä kauniita näkymiä että jännittävää seurattavaa. Jos sinulla on aikaa käytettävissäsi Auringon havaitsemiseen, etenkin Auringon reunalla olevien prominessien havaitseminen voi olla palkitsevaa. Prominensseissa tapahtuu kaiken aikaa muutoksia, plasmaa putoaa kohti Aurinkoa, uusia alueita kirkastuu ja kirkkaita alueita himmenee. Monen asian ja ilmiön ymmärtäminen vaatii lyhyttä vilkaisua pitempiä havaintoja, älä siis pidä kiirettä havainnoissasi!